配電44【電験3種 電力】スポットネットワーク受電設備の配置！断路器・ネットワークプロテクタ・幹線保護装置 平成18年度 A問題10 完全解説

今回は平成18年度 電力科目 A問題10、スポットネットワーク受電設備の機器配置を問う空欄補充問題です。特別高圧配電線から負荷までの機器の並びで、(ア)(イ)(ウ)に入る設備を選びます。

配置は電源側からネットワーク変圧器一次側＝断路器(ア)、二次側＝ネットワークプロテクタ(イ)、ネットワーク母線二次側＝幹線保護装置(ウ)。断路器→ネットワーク変圧器→ネットワークプロテクタ→ネットワーク母線→幹線保護装置という流れです。
※本問は単線図を用いた問題ですが、公式PDFが非公開のため、図は掲載せず機器の配置を文章で解説します。

平成18年度 電力科目 A問題10：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「平成18年度 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題10

電験3種 電力科目 【配電】 平成18年度 A問題10

　次の文章は、スポットネットワーク受電設備に関する記述である。

　スポットネットワーク受電設備において、ネットワーク変圧器の一次側（特別高圧配電線側）に設ける設備が(ア)、ネットワーク変圧器の二次側に設ける保護設備が(イ)、ネットワーク母線の二次側（負荷側）に設ける設備が(ウ)である。

　（本問は単線図を用いて(ア)(イ)(ウ)の設備を問う形式であるが、公式問題PDFが非公開のため、各設備の配置位置を文章で示している。）

　上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる組合せとして、最も適切なものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	(ア)	(イ)	(ウ)
(1)	ネットワークプロテクタ	断路器	幹線保護装置
(2)	ネットワークプロテクタ	断路器	プロテクタヒューズ
(3)	断路器	ネットワークプロテクタ	プロテクタ遮断器
(4)	断路器	幹線保護装置	プロテクタヒューズ
(5)	断路器	ネットワークプロテクタ	幹線保護装置

答えは(5)：断路器・ネットワークプロテクタ・幹線保護装置

電源側から負荷側へ、順に並んでいます。

位置	設備	役目
★(ア) 変圧器の一次側	★★断路器	★★保守時に回線を切り離す
★(イ) 変圧器の二次側	★★ネットワークプロテクタ	★★故障回線を自動で切り離す
★(ウ) 母線の二次側	★★幹線保護装置	★★需要家の幹線を守る

ネットワークプロテクタの3つの部品

部品	役目
★★プロテクタヒューズ	★★プロテクタ遮断器が切れないときの後備保護
★★プロテクタ遮断器	★★指令を受けて回線を開閉する
★★電力方向継電器	★★逆電力を検出して遮断器に指令を出す

プロテクタヒューズや遮断器は、ネットワークプロテクタの一部です——単独では(ウ)に入りません。

ふだんは3回線から同時に受電しています——1回線が故障しても止まらないのです。

故障した回線には、逆向きに電力が流れ込みます——ほかの2回線から回り込むのです。

それを電力方向継電器が捉えて切り離します——だから逆電力を見るのです。

スポットネットワーク方式の特徴

項目	内容
★受電回線	★★3回線が一般的（同時に受電）
★★信頼度	★★1回線が停止しても無停電で供給を続けられる
★★切替の操作	★★自動（無電圧の瞬間もない）
★用途	★★都心の高層ビル・大規模需要家
★短所	★★設備が高価

3回線から同時に受電するのが最大の特徴です——予備ではなく常時並行なのです。

だから1回線が故障しても、瞬時も停電しません——切り替える必要すらないのです。

ビルのエレベータやサーバは停電に弱い——だからこの方式を選ぶのです。

そのかわり設備が高価になります——大規模需要家だから成り立つのです。

配電系統の保護装置は令和3年度 A問題13（配電：高低圧配電系統の保護）にあります。

ネットワークプロテクタの3つの動作特性

特性	内容
★★逆電力遮断特性	★★ネットワーク母線から変圧器へ電力が逆流したら開く
★★差電圧投入特性	★★変圧器側の電圧が母線より高いとき閉じる
★★無電圧投入特性	★★母線が停電しているとき、電圧が来たら閉じる

1回線が故障すると、その回線へ電力が逆流します——ほかの2回線から回り込むのです。

それを検出して開くのが逆電力遮断特性——いちばん大事な動作です。

復旧したら自動で閉じます——そのための投入特性です。

レギュラーネットワークとの違い

	スポットネットワーク	レギュラーネットワーク
★供給先	★★1つの大口需要家	★★低圧の面的な区域
★母線	★★その需要家の構内	★★街路の低圧配電網
★使われる場所	★★高層ビルなど	★★大都市の繁華街

スポットとは「一点」という意味です——1つの需要家に集中して供給するのです。

レギュラーは低圧の網目状で、面的に供給します——名前で区別できるのです。

受電方式を信頼度の順に並べる

方式	回線	停電の有無	費用
★1回線受電	★★1回線	★★事故で停電する	★★安い
★本線・予備線	★★2回線（片方は待機）	★★切替の間だけ停電	★中くらい
★ループ受電	★★2回線（両方から）	★★短時間または無停電	★やや高い
★★スポットネットワーク	★★3回線（常時同時）	★★無停電	★★最も高い

信頼度が上がるほど、費用も上がります——需要家が選ぶのです。

スポットネットワークは最上位の方式です——切替そのものが要らないから。

だから都心の高層ビルで採用されます。

ネットワーク変圧器の役目

項目	内容
★何をするか	★★特別高圧を420 V 前後に落とす
★台数	★★受電回線と同じ数（一般に3台）
★特徴	★★1台停止しても残りで全負荷をまかなえる容量にする

3台のうち1台が止まっても、残る2台で足ります——だから無停電で続けられるのです。

そのぶん容量に余裕をもたせています——費用が高くなる理由でもあります。

ネットワーク母線という考え方

	ふつうの受電	スポットネットワーク
★変圧器の二次側	★★それぞれ別の母線	★★1本の母線に並列につなぐ
★負荷の見え方	★★系統ごとに分かれる	★★すべての負荷が1つの母線から
★1回線停止時	★★その系統が停電	★★母線の電圧は保たれる

3台の変圧器の二次側を1本の母線につなぎます——だからネットワーク母線です。

1台が切り離されても、残り2台が母線を支えます——電圧が途切れないのです。

この構成があるから、無停電が実現できます——プロテクタと組み合わせて働くのです。

断路器を一次側に置く理由

場面	断路器の役目
★変圧器の点検	★★その回線を特別高圧配電線から切り離す
★安全の確認	★★目に見える形で開放されていることを示す
★注意点	★★電流が流れていない状態で操作する

点検のときは、確実に切り離す必要があります——作業者の安全のためです。

だから一次側の先頭に断路器を置きます——(ア)が断路器である理由です。

プロテクタヒューズが後備である意味

	プロテクタ遮断器	プロテクタヒューズ
★動作の順	★★先に動く	★★動かないときに溶ける
★復旧	★★自動で再投入できる	★★交換が必要
★位置づけ	★★主保護	★★後備保護

遮断器が働けば、ヒューズは溶けません——だから交換の手間がないのです。

遮断器が故障したときだけ、ヒューズが最後の砦になります——二重の備えです。

だから(ウ)には単独では入りません——プロテクタの一部だからです。

無停電が求められる需要家

需要家	止まると困ること
★高層ビル	★★エレベータに人が閉じ込められる
★データセンター	★★機器が停止しデータが失われる
★病院	★★生命維持装置が止まる
★工場	★★製造中の仕掛品が無駄になる

瞬時の停電でも大きな損害になる需要家があります——だから費用をかけるのです。

スポットネットワークは、その要求に応える方式です——3回線から常時受電するから。

それでも構内の事故には別の備えが要ります——幹線保護装置がその一つです。

まとめ

(ア)	断路器（ネットワーク変圧器一次側）
(イ)	ネットワークプロテクタ（二次側）
(ウ)	幹線保護装置（母線二次側）
答え	(5)

▼あわせて解きたい関連問題
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